共用消防給水體系的限制與優化
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本文作者：胡波、楊琦 單位：上海市消防局、華東建筑設計研究院有限公司
作為共用消防給水系統，《高層民用建筑設計防火規范》［2］7．3．5條規定，同一時間內只考慮一次火災的高層建筑群，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。共用消防給水系統可以將建筑群或城市綜合體作為完整的消防對象考慮，設計按最不利的供水工況確定流量和水壓。其優點主要有：較好的經濟性。共用消防給水系統可以減少消防水池、消防泵房、高位消防水箱等的設置數量，增加了建筑的有效使用面積，節省了消防投資，節約了消防用地；系統設置數量上的簡化。在滿足最不利供水的情況下，采用一套系統來解決各棟建筑的消防給水問題，控制簡化；節約消防用電量。避免了在一次火災的情況下，城市綜合體需要同時開啟多套消防給水系統，避免消防用電量的增加。共用消防給水系統雖然在經濟性上有明顯的優勢，但也存在一定的不足之處。主要表現在：系統服務范圍的增加，對系統組件的可靠性要求增加；系統的管理和控制水平需要提升。
系統設置影響因素的分析
共用消防給水系統的設置是基于同一時間內只考慮一次火災的情況，而有多次火災出現的情況就不能簡單套用目前的規范規定，且采用共用消防給水系統的優勢也不明顯。從設計的安全角度出發，有必要對共用消防給水系統的設置有一個限制，而不能無限制地擴大應用。關于火災次數的確定，現有的規范僅局限在城市、居住區。《建筑設計防火規范》［1］規定，城市、居住區的人數N≤2．5萬人時，按同一時間內的火災次數1次確定；N≤40．0萬人時，按同一時間內的火災次數2次確定；N＞40．0萬人時，按同一時間內的火災次數3次確定。工廠、倉庫、堆場、儲罐（區）和民用建筑的室外消防用水量，應按同一時間內的火災次數和一次滅火用水量確定。然而，對單體建筑、公共建筑群，現有國家規范沒有相關規定。如何確定城市綜合體的火災次數，在地方規范［3］中有了明確規定。在上海市《民用建筑水滅火系統設計規程》［3］中規定，公共建筑物、聯體建筑群共用一套消防給水系統時，其保護的建筑總面積不應大于500000m2。主要考慮城市建設的發展，對超大規模的公共建筑提出了更高的要求。這里的建筑物是指采用一套消防給水系統的建筑群和單棟建筑物。建筑面積50萬m2的這個概念是基于辦公建筑按10m2／人的估算指標，居住人數為5．0萬人來估算的。當然該規范僅僅對公共建筑提出了要求，并參照了現有的已建超高層建筑的設計實例。
在上海地方規范［3］中有提出，消防給水系統在任何時間和地點的工作壓力不應大于2．4MPa（廣播電視塔除外）。無論是共用消防給水系統還是單一的消防給水系統，如果因服務范圍過大，造成系統壓力很大，將不利于系統的安全可靠。因此，最高壓力的控制對系統的設置是很重要的要素。造成共用消防給水系統壓力增加的主要因素是消防供水高度和輸水距離。系統數量的設置還要考慮到不同建筑對消防給水系統所需水壓要求的區別。
從建筑的用地來看，共用消防給水系統或區域消防給水系統的服務范圍也不應穿越市政道路或街坊。無論是消火栓給水系統還是自動噴水滅火系統，建筑總體布置的管道進入市政道路將突破建筑紅線，且管線的開挖容易相互影響，降低了消防供水管網的可靠性。就建筑本身來看，建筑常常出現上下一體和水平方向一體化的形式。一些建筑群對整個地塊的地下空間一起開發，在上部分別設各棟高層建筑，這時的消防給水系統按統一考慮更合理。還有將兩個地塊合并建設，兩棟建筑貼鄰設計，相互一體、無防火墻分隔，這種情況也適合采用共用消防給水系統。其理由是一體的建筑在發生火災后不可能在水平和垂直方向完全獨立，消防給水系統除了用于滅火外，還提供上下的滅火冷卻用水。就如消火栓的設置不能簡單說底層不設消火栓，樓層上設消火栓。畢竟建筑滅火是一個整體，當任意部位發生火災后，其火災蔓延的方向也不能完全確定，共用一套消防給水系統更能最大限度地發揮滅火系統的作用。不論建筑功能是否相同，若建筑未完全進行物理的分隔，其采用共用消防給水系統更合理。
共用消防給水系統還涉及到建筑所采用的物業管理方式。在城市綜合體中，酒店與辦公樓、住宅樓的運行管理方式在標準、時間等方面均不盡相同；從使用功能的角度看，同類用途的建筑可以合用設置系統，不同功能的建筑宜分開設置消防給水系統，這也是為了便于今后的運行管理。共用消防給水系統可能對不同建筑需要提供不同的消防水量和水壓，這對物業管理也提出更高要求。
系統設置數量與系統的控制也有關。共用消防給水系統的服務范圍增加后，造成消火栓、報警閥啟動消防泵和向消防控制中心報警的距離增加，工程中有的甚至超過1000m，其控制線路所串聯連接的設備增多，系統的可靠性有所降低。相對單一的消防給水系統，共用消防給水系統或區域消防給水系統除了消防泵房、消防水池（箱）的供水范圍增加外，水泵接合器的服務也有所變化，供水管網的距離、閥門等也明顯增加。
系統設置的限制與優化
系統設置的限制條件。在系統服務范圍上，上海地方規范［3］的城市消防設施條件較好，其人數取值是按5．0萬人確定的。而作為涉及到火災次數的人數關系的《建筑設計防火規范》［1］中，城市2次火災的最低人數界限是2．5萬人。如果折算到辦公的建筑面積，約為25萬m2。考慮到單體建筑或建筑群的室內消防設施較完善，保護面積可以適當擴大（取1．2系數），對于單一建筑的控制面積適當再擴大（取1．6系數）。因此，建議共用（區域）消防給水系統的最大服務面積不大于30萬m2、單棟建筑的最大建筑面積不超過40萬m2，可按1次火災設計。同時，共用消防給水系統或區域消防給水系統的服務范圍不應跨越市政道路或街坊。上海地方規范［3］提出了十二層及十二層以下的住宅設置集中消防給水系統的規定，在室內消防給水系統和室外消防給水系統合并設置的穩高壓消防給水系統中規定了消防泵的服務半徑不應大于400m的要求。這些也是值得借鑒的，建議共用（區域）消防給水系統從消防泵到最不利點的距離不宜大于500m。共用消防給水系統的最高給水壓力不應大于2．4MPa。設置系統中還要兼顧最不利建筑與消防泵房附近建筑的消防供水壓力的平衡問題，必要時需要設置減壓設備。此外，對于無物理完全分隔的貼鄰建筑和上下一體的建筑，其消防給水系統應該采用一套，不應將其肢解為幾套，除非按多次火災同時發生考慮。如酒店的地下車庫與商業完全連通，若將酒店與商業分別設置系統，在其邊界發生火災的情況下，需考慮兩個系統的同時開啟，這對于消防系統的管理也帶來不便。如果確實需要在同一建筑或建筑綜合體中采用多套消防給水系統，在不同系統其給水系統供水的分界應有滿足防火規定的物理分隔。
系統設置的優化措施。由于共用（區域）消防給水系統是同一時間內只考慮1次火災的，因此，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。消防水池、高位消防水箱的容積應按消防用水量最大一幢高層建筑計算。高位消防水箱應設置在建筑或建筑群內最高一幢建筑的屋頂最高處。但實際工程設計的情況是千變萬化的，如出現高層建筑群的高度不一致、超高層建筑的轉輸水箱設置、建筑群相對分散等情況，為確保系統的可靠性不降低，需要對系統的設置提出具體的優化技術措施。采用共用（區域）消防給水系統的高層建筑，當設有消防轉輸水箱或消防轉輸水泵時，每棟建筑的應分別設置。這對高層建筑消防可靠性起到一定的保障作用，特別是對于不同建筑高度的超高層建筑群顯得特別重要。共用系統的設備主要是消防水池、消防水泵和高位消防水箱，共用高位消防水箱應設置在最高一幢高層建筑的最高部位。共用消防給水系統向各棟建筑的消防供水（輸水）干管應采用環狀管網。對于高層建筑與多層建筑宜區別對待。從消防供水系統的不同水源上看，有消防水池（市政管網）、高位消防水箱、水泵接合器。在水泵接合器的設置方面，建議每棟高層建筑應分別設置水泵接合器，對多層建筑可規定相鄰水泵接合器的設置距離不大于80m。由于在水泵接合器15～40m附近設有室外消火栓，這樣同時增加了共用消防給水系統在總體室外消火栓數量上的設置，也是提高消防供水可靠性的技術措施之一。共用自動噴水滅火系統的報警閥組宜分別在各棟建筑的附近集中設置。這主要是考慮到可以減少配水管的輸水距離，采用環狀供水干管提高供水的可靠性，還有利于運行的管理和控制。各棟建筑的消防給水配水管網應獨立設置，以減少各棟建筑之間的相互影響，做到系統的可控性。在系統的入口應有相應的減壓措施，特別是各棟建筑消防用水量不同情況下，避免部分系統超壓，確保整個系統的可靠性。對于建筑功能不同的建筑，宜在建筑上進行物理分隔，也是保證建筑使用的完整性。這樣有利于對不同區域分別設置各自的消防給水系統。此外，在同一時間內只考慮1次火災的情況下，建筑群或建筑綜合體采用多套消防給水系統時，也可共用一套消防水池。即在消防水泵房內設置不同系統的消防泵，分別從共用消防水池吸水。這較一套消防給水系統的可靠性有所提高，也解決了多處消防水池占用建筑面積的問題。
小結
共用消防給水系統或區域消防給水系統的設置按同一時間內1次火災設計的，其系統是可行的。它可以滿足建筑群、建筑綜合體的消防供水需求，系統設置的數量與火災次數、系統壓力、建筑特點、運行管理方式、系統控制等因素有關。其系統的服務范圍應有一定的限制，可以采用最大服務建筑面積和服務半徑控制，可以給出具體的面積和距離控制指標；系統的最高壓力也不宜太大，也可采用任何一點的最高壓力規定。建議消防系統的供水管道不應跨越地塊或街坊。建筑群和建筑綜合體消防給水系統的設置可從轉輸消防水箱、轉輸消防水泵、水泵接合器、報警閥組的設置位置、輸水管網、減壓措施等進行優化，通過增加具體的技術措施提高系統的可靠性。